알칼라인 배터리의 이해
알칼라인 배터리(IEC 코드: L)는 아연과 이산화망간(MnO2) 사이의 전기화학 반응에서 직접 전류를 제공하는 일차 배터리의 한 종류입니다. 전원 공구, 라디오, 장난감, 리모콘 등 많은 휴대용 장치에 필수적인 이 배터리는 널리 사용되는 제품입니다. 가장 흔한 알칼라인 배터리 크기는 잘 알려진 AA 배터리입니다. 알칼라인 배터리는 충전식 이차 전지보다 높은 에너지 밀도를 가지고 있습니다. 높은 비에너지, 긴 보관 시간(낮은 자체 방전), 그리고 즉각적인 준비성은 알칼라인 배터리에 다른 전원원천들에 비해 독특한 장점을 제공합니다.
알칼라인 배터리의 화학 반응
알칼라인 배터리는 Zn(s) + 2MnO2(s) ⇌ ZnO(s) + Mn2O3(s) [e° = +1.43 V]의 전체 화학 반응으로 전기를 생성합니다. 이 반응은 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전기화학 과정을 통해 이루어집니다. 이것은 전기 및 전자 회로에서 전류가 흐를 수 있는 전기 기전력을 제공합니다. 전형적인 배터리는 하나 이상의 전지로 구성됩니다.
알칼라인 배터리의 구성
알칼라인 배터리는 다음과 같은 다섯 부분으로 구성됩니다:
내부 전류 수집기(핀)
음극(아노드). 아노드의 활성 재료는 Zn입니다.
분리막. 배터리의 음극과 양극 사이에 위치하는 투과성 막입니다.
양극(카소드). 카소드의 활성 재료는 이산화망간입니다.
전해질. 알칼라인 배터리에서는 수성 수산화칼륨을 전해질로 사용합니다.
알칼라인 배터리의 화학적 원리
알칼라인 배터리의 화학적 원리는 아주 간단합니다. 배터리는 아노드와 카소드가 분리되어 반응이 일어나지 않도록 설계되어 있습니다. 회로가 닫힐 때, 즉 배터리가 장치에 설치되고 장치가 켜질 때, 저장된 전자들이 흐르기 시작합니다. 이 반응은 전기 에너지로 전환되는 화학 에너지입니다.
알칼라인 배터리의 장단점
알칼라인 배터리의 장점은 높은 에너지 밀도와 매우 낮은 자체 방전입니다. 이는 저전류 애플리케이션에 가장 적합한 선택입니다. 이들은 원격지에서도 즉시 사용할 수 있으며, 장기간 보관 후에도 사용할 수 있습니다. 또한, 환경에 친화적인 폐기 방법이 가능합니다. 단점으로는 충전이 불가능하다는 것과 낮은 C-율입니다. 충전식 배터리에 비해 환경에 덜 친화적이며, 대형 배터리의 경우 비용 효율적이지 않을 수 있습니다.
알칼라인 배터리의 특징
알칼라인 배터리는 약 1.5V의 개방 전지 전압을 가지고 있습니다. 최소 허용 전압인 절단 전압은 배터리의 “비어있는” 상태를 일반적으로 정의합니다. 배터리의 용량은 일정한 방전 전류에서 100% SOC에서 절단 전압까지 방전될 때 사용 가능한 총 암페어-시간으로 측정됩니다. 예를 들어, 표준 “AA” 크기의 알칼라인이나 NiMH 배터리는 약 2000에서 3000mAh(또는 2에서 3Ah)의 용량을 가지고 있습니다.
알칼라인 배터리의 보관 및 유지 관리
알칼라인 배터리는 화학적으로 안정적이며 매우 낮은 자체 방전율을 가지고 있어 보관이 쉽습니다. 이들은 연간 원래 충전량의 2~3%만큼의 전력을 잃습니다. 배터리가 누출되는 것을 방지하기 위해 재충전을 시도하지 말고, 동일한 장치에서 다른 배터리 타입을 혼합하지 말아야 합니다. 장치 보관시에는 배터리를 제거하는 것이 좋습니다.
